具有两个排气涡轮增压器的内燃发动机以及用于运转所述类型的内燃发动机的方法技术

提供用于控制排气流动的实施例。示例性实施例包括具有两个集成排气歧管的汽缸盖，其中每个排气歧管均联接到涡轮增压器的涡轮。在经过涡轮后，排气可以通过设置在排气歧管之间的共用露台状突出物离开。

【技术实现步骤摘要】
具有两个排气涡轮增压器的内燃发动机以及用于运转所述类型的内燃发动机的方法相关申请的交叉索引本申请要求2011年3月25日提交的欧洲专利申请No.11159694.6的优先权，其全部内容并入本文以供参考。
本公开内容涉及具有至少两个排气涡轮增压器的增压内燃发动机。
技术介绍
内燃发动机具有彼此连接以形成汽缸的汽缸体和至少一个汽缸盖。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件(通常是提升气门)和用于致动控制元件的致动装置。气门运动所需的气门致动机构(包括气门本身)被称为气门驱动机构。汽缸盖通常用于装纳气门驱动机构。在充气交换期间，燃烧空气经由汽缸的出口孔被排出，经由入口孔进行燃烧室的充气，即引入新鲜混合物或新鲜空气。气门驱动机构的目标是在正确时间打开和关闭出口孔，试图快速打开最大可能流量截面，以便将入流和出流气体流动中的节流损失保持较小并且以便确保使用新鲜空气高水平充气燃烧室以及确保高效(也就是完全)排出排气。连结出口孔的出口管道(也就是排气管线)可以至少部分地集成到汽缸盖内。所述至少两个汽缸的排气管线通常合并以形成一个公共总排气管线(如在根据本公开内容的内燃发动机的情况下)以便形成两个或更多个的总排气管线。排气管线合并形成总排气管线一般在本公开内容的背景下被称为排气歧管，其中总排气管线中位于在总排气管线中设置的涡轮上游的部分根据本公开内容被看作属于排气歧管。在歧管下游，在本情况下，为了增压内燃发动机的目的，排气被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮，并且如果适当就被供应到一个或更多个排气后处理系统。排气涡轮增压器包括被设置在相同轴上的压缩机和涡轮。热排气流动被供应到涡轮并且膨胀，因此轴旋转。由于旋转速度较大，所以针对轴通常提供滑动轴承。排气流动供应到涡轮且供应到轴的能量被用于驱动类似地设置在轴上的压缩机。压缩机传递且压缩向其供应的充气，因此获得了对汽缸的增压。可以提供充气冷却装置，借助于该装置在被压缩的燃烧空气进入汽缸之前冷却该被压缩的燃烧空气。增压主要用于增加内燃发动机的功率。这里，燃烧过程所需的空气被压缩，因此在每个工作循环能够向各汽缸提供更大的空气质量。以此方式，能够增加燃料质量且因而增加平均有效压力。增压是用于增加内燃发动机功率且同时保持扫气容积不变的适当手段，或者是用于减小扫气容积且同时保持功率相同的适当手段。在任意情况下，增压均导致体积功率输出的增加并且导致提高功率-重量比。对于相同的车辆边界条件而言，因此可能的是将负载集合朝向比燃料消耗率较低的更大的负载转变。排气增压的构造通常是困难的，因为其基本难以获得所有旋转速度范围内的显著功率增加，而是如果不足特定旋转速度则会观察到严重的扭矩下降。如果考虑到充压比是取决于涡轮压力比的话，则所述扭矩下降是可以理解的。例如在柴油发动机的情况下，如果发动机旋转速度减小，则这会导致较小的排气量流量且因而导致较小的涡轮压力比。这会导致充气压力比类似地朝向较低转速减小，这相当于转矩下降。这里，基本可能的是，充气压力的下降借助于涡轮横截面的尺寸减小以及涡轮压力比的相关增加所抵消。但是这只不过是将转矩下降转移为进一步降低旋转速度。此外，所述方法，即减小涡轮横截面的尺寸，是受限的，因为即使在大旋转速度或大排气量的情况下所需增压和性能增加仍应该是可能的。前述方法试图使用各种措施来改进增压内燃发动机的扭矩特征。例如，可以通过涡轮增截面的小型化设计以及同时提供排气排放(blow-off)设施来改进扭矩特征。这种涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气量流量超过阈值，则一部分排气流动在所谓的排气排放路线中经由绕过涡轮的旁通管线被引导。所述方法具有如下缺点，即在相对大的旋转速度或相对大的排气量情况下增压行为是不足的。可以进一步通过并行设置的多个涡轮增压器，也就是借助于并行设置的具有小横截面的多个涡轮来改进增压内燃发动机的扭矩特征，其中在增加排气量的情况下致动涡轮。
技术实现思路
本专利技术人已经认识到与上述方法有关的一些问题。上述类型的内燃发动机仍具有在涡轮下游的多分支管线系统以便从两个涡轮排出排气、在公共管线内聚集所述排气并且将所述排气供应到排气后处理系统。这样的管线系统不能实现紧凑设计和密集封装。此外，邻近汽缸盖和汽缸体在外侧延伸的管线构成了永久性热源，这可能存在涉及其他部件的问题，具体涉及塑料制成的零件的问题。因此，提供用于增压发动机的实施例。在一种示例中，增压内燃发动机包括：汽缸盖，其具有沿汽缸盖的纵轴线直列设置的至少两个汽缸，每个汽缸均具有至少一个出口孔以排出排气，每个所述出口孔均被排气管线连结；两个集成排气歧管，每个均集成到公共汽缸盖内，所述集成排气歧管包括至少一个汽缸的合并排气管线以及可能的多个汽缸，以用于形成在汽缸盖内的第一和第二总排气管线，每个总排气管线均在排气歧管背离汽缸的一侧上从汽缸盖延伸出，第一和第二总排气管线沿汽缸盖的纵轴线彼此分开；第一排气涡轮增压器，其具有涡轮且具有连接到第一总排气管线的入口区域；第二排气涡轮增压器，其具有涡轮且具有连接到第二总排气管线的入口区域；以及设置在第一和第二总排气管线之间从汽缸盖延伸出的露台状突出物，在突出物面向涡轮的两侧的每一侧上均具有连接到相应涡轮的出口区的孔，其中连结每个孔的管道合并从而形成从突出物延伸出的公共管线。优选地是将一个涡轮设计成可致动涡轮，其仅在相对大排气量的情况下被致动。与仅使用单个排气涡轮增压器的实施例相比，并行的两个涡轮中每个的涡轮横截面及相关转子分别较小并且是质量较轻，这提供了与转子加速度有关的优点。根据本公开内容，第一总排气管线被连接到第一排气涡轮增压器的涡轮的入口区域，并且第二总排气管线被连接到第二排气涡轮增压器的涡轮的入口区域。基本上试图将排气涡轮增压器或涡轮设置成尽可能接近所述至少两个汽缸的出口孔，以便因而首先能够最佳地利用热排气的排气焓，该排气焓主要通过排气压力和排气温度确定，并且其次确保涡轮增压器的快速响应行为。就此而论，因此基本上试图最小化涡轮上游的管线系统的热惯量和容积，这可以通过减小排气管线的质量和长度来实现。其中一个有利之处在于在汽缸盖内合并排气管线，也就是说排气歧管集成到所述至少一个汽缸盖内。减小了涡轮上游的管线系统的总长度和容积。所述措施同样导致紧凑设计，减小了部件的数量并且相应减小了成本，特别是组装和采购成本。紧凑设计还允许在引擎室内紧密封装驱动单元。本公开内容的主题还包括一种内燃发动机，其中至少两个汽缸的排气管线为了形成两个总排气管线而合并到汽缸盖内以致形成两个集成排气歧管。根据本公开内容，汽缸盖被形成为具有突出物，该突出物位于设置在汽缸盖上的两个涡轮之间的出口侧上并且具有至少三个孔，所述三个孔中的两个用于从涡轮排出排气并且用于聚积排气，而第三个孔用于经由公共管线引导排气例如到排气后处理系统。以此方式，淘汰了或显著地最小化了涡轮下游的多分支管线系统。相应地显著缩短并减少了所有管线的总长度且因而管线容积和占用的安装空间。单独地或结合附图地，从下述具体描述中将显而易见到本说明书的上述优点和其他优点及特征。应该理解到，提供上述
技术实现思路
来选择性介绍了将在具体描述中进一步被描述的原理的简化形式。这不意味着指出所声明主体的关键或实质性特征，其范围唯一地通过具体描述所附的权利要求限定。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.25 EP 11159694.61.增压内燃发动机，包括：汽缸盖，其具有沿所述汽缸盖的纵轴线直列设置的至少两个汽缸，每个汽缸具有至少一个出口孔以用于排放排气，每个所述出口孔均被排气管线连结；两个集成排气歧管，每个集成排气歧管集成在所述汽缸盖内并且每个集成排气歧管均包括至少一个汽缸的合并的排气管线以便在所述汽缸盖内形成第一总排气管线和第二总排气管线，每个总排气管线均在所述排气歧管背离所述汽缸的侧面上从所述汽缸盖延伸出，所述第一总排气管线和所述第二总排气管线沿所述汽缸盖的所述纵轴线彼此分开；具有涡轮的第一排气涡轮增压器，所述涡轮具有连接到所述第一总排气管线的入口区域；具有涡轮的第二排气涡轮增压器，所述涡轮具有连接到所述第二总排气管线的入口区域；和露台状突出物，其被设置在所述第一总排气管线和所述第二总排气管线之间从所述汽缸盖延伸出，在所述突出物面向所述涡轮的两侧的每侧上均具有与相应涡轮的出口区域连接的孔，其中连结每个孔的管道合并从而形成从所述突出物延伸出的公共管线，其中所述汽缸盖能够在组装端侧被连接到汽缸体，其中从所述突出物延伸出的所述公共管线在面向所述组装端侧的侧面上延伸出。2.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中从所述汽缸盖延伸出的两个总排气管线沿所述汽缸盖的所述纵轴线具有间距L，其遵循下述条件：L≥D，其中D是汽缸的直径。3.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中从所述汽缸盖延伸出的两个总排气管线沿所述汽缸盖的所述纵轴线具有间距L，其遵循下述条件：L≥1.5D，其中D是汽缸的直径。4.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中：所述至少两个汽缸被构造成形成两组且每组中具有至少一个汽缸；以及每个汽缸组中的汽缸的排气管线合并从而在每种情况下在所述汽缸盖内形成一个总排气管线，以致形成一个集成排气歧管。5.根据权利要求4所述的增压内燃发动机，其中所述汽缸盖具有直列设置的至少三个汽缸，其中第一汽缸组包括两个外汽缸并且第二汽缸组包括至少一个内汽缸。6.根据权利要求4所述的增压内燃发动机，其中所述汽缸盖具有直列设置的至少四个汽缸，其中每个汽缸组均包括两个相邻汽缸。7.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中每个汽缸均具有至少两个出口孔以用于排放所述排气，其中每个出口孔均由排气管线连结。8.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述两个集成排气歧管彼此连接。9.根据权利要求8所述的增压内燃发动机，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·弗莱德菲尔特，B·施泰纳，K·S·库尔贝奇，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：